Post on 30-Dec-2019
__________________________________________________________________________________________________________
FONDUL SOCIAL EUROPEAN
Investeşte în oameni
Programul Operaţional Sectorial pentru Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 – 2013
Axa prioritară 1: Educaţia şi formarea profesională în sprijinul creşterii economice şi dezvoltării societăţii bazate pe
cunoaştere
Domeniul major de intervenţie 1.5: Programe doctorale şi postdoctorale în sprijinul cercetării
Promovarea ştiinţei şi calităţii în cercetare prin burse doctorale (PROSCIENCE)
POSDRU/187/1.5/S/155420
___________________________________________________________________________________________________________
UNIVERSITATEA POLITEHNICA DIN BUCUREŞTI
Facultatea de Inginerie Mecanică şi Mecatronică
Departamentul Termotehnică, Motoare, Echipamente Termice şi Frigorifice
RREEZZUUMMAATTUULL TTEEZZEEII DDEE
DDOOCCTTOORRAATT
Influența compoziției gazului insuflat în apă asupra conținutului de oxigen
dizolvat
The influence of the instilled gas composition in water on the dissolved
oxygen content
Autor: Ing. Elena - Beatrice Tănase
Conducător de doctorat: Prof. emerit. dr. ing. Nicolae Băran
COMISIA DE DOCTORAT
Preşedinte Prof. dr. ing. Alexandru Dobrovicescu de la UP Bucureşti
Conducător de doctorat Prof. emerit dr. ing. Nicolae Băran de la UP Bucureşti
Referent Prof. dr. ing. Tudora Cristescu de la UPG Ploieşti
Referent Prof. dr. ing. Gabriel Ivan de la UTC Bucureşti
Referent Prof. emerit dr. ing. Valeriu Panaitescu de la UP Bucureşti
Bucureşti
2017
Influența compoziției gazului insuflat în apă asupra conținutului de oxigen dizolvat
2
CUPRINS
LISTA PRINCIPALELOR NOTAŢII
PREFAȚĂ
INTRODUCERE
CAPITOLUL 1. STADIUL ACTUAL AL CERCETĂRILOR PRIVIND
OXIGENAREA APELOR
1.1. Aerarea apelor
1.2. Instalaţii de aerare, clasificarea lor
1.3. Instalaţii de aerare pneumatică
1.3.1. Construcţia şi funcţionarea instalațiilor de aerare pneumatică
1.3.2. Performanţele instalaţiilor de aerare
1.4. Sisteme de aerare echipate cu generatoare de bule
1.4.1. Elementele privind geometria bulei de aer, forțele care acționează asupra ei
1.4.2. Soluţii constructive ale generatoarelor de bule
1.4.3. Generatoare de bule fine obținute prin electroeroziune
1.4.4. Generator de microbule obținut prin microgăurire utilizat în prezenta lucrare
1.5. Concluzii și contribuții personale
CAPITOLUL 2. STUDIUL PROPRIETĂȚILOR GAZELOR DESTINATE
ACCELERĂRII PROCESULUI DE OXIGENARE A APEI
2.1. Proprietăți fizice comune lichidelor și gazelor
2.1.1. Densitatea
2.1.2. Greutatea specifică
2.1.3. Compresibilitatea izotermă
2.1.4. Adeziunea la suprafețele solide
2.1.5. Viscozitatea
2.2. Proprietăți fizice specifice gazelor
2.2.1. Legile de variație a densității gazului în funcție de presiune
2.2.2. Căldura specifică
2.2.3. Energia internă specifică
2.2.4. Entalpia specifică
2.3. Proprietăți termofizice ale gazelor destinate creșterii oxigenului dizolvat în apă
2.3.1. Proprietăți ale aerului
2.3.2. Proprietăți ale oxigenului
Influența compoziției gazului insuflat în apă asupra conținutului de oxigen dizolvat
3
2.3.3. Proprietăți ale ozonului
2.3.4. Proprietăți ale aerului cu conținut redus de azot
2.4. Concluzii și contribuții personale
CAPITOLUL 3. ANALIZA VARIANTELOR DE OXIGENARE A APEI
FOLOSITE ÎN CERCETĂRILE TEZEI
3.1. Surse de aer comprimat
3.2. Surse de oxigen
3.3. Surse de aer cu conținut redus de azot (concentrator de oxigen)
3.3.1. Zeoliții
3.3.2. Instalația de producere a aerului cu conținut redus de azot
3.4. Surse de ozon
3.5. Concluzii și contribuții originale
CAPITOLUL 4. METODE PENTRU MĂSURAREA CONCENTRAŢIEI DE
OXIGEN DIZOLVAT ÎN APĂ
4.1. Metode chimice
4.2. Metode electrice
4.3. Metode optice
4.4. Concluzii și contribuții personale
CAPITOLUL 5. ANALIZA FUNCŢIONĂRII GENERATORULUI DE
MICROBULE
5.1. Procese și dispozitive de aerare
5.2. Realizarea generatoarelor de microbule prin microgăurire
5.3. Stabilirea regimului de funcționare a generatorului de microbule
5.4. Analiza pierderilor de presiune la generatorul de microbule
5.5. Calculul debitului de aer livrat către generatorul de microbule
5.6. Concluzii și contribuții personale
CAPITOLUL 6. STUDIUL INFLUENŢEI COMPOZIŢIEI GAZULUI
INSUFLAT ÎN APĂ ASUPRA CONCENTRAŢIEI DE OXIGEN DIZOLVAT
6.1. Integrarea numerică a ecuației vitezei de transfer a oxigenului către apă
6.2. Elaborarea unui program de calcul pentru funcția C = f (τ) pentru diferite
compoziții ale gazului insuflat în apă
6.3. Precizarea compoziției inițiale a amestecului de gaze insuflat în apă
6.3.1. Amestecuri de gaze perfecte, relații de calcul
Influența compoziției gazului insuflat în apă asupra conținutului de oxigen dizolvat
4
6.3.2. Date privind amestecurile de gaze analizate în lucrare
6.4. Rezultate teoretice de calcul privind insuflarea în apă a amestecurilor de gaze
6.4.1. Insuflarea de aer atmosferic în apă (varianta I)
6.4.2. Insuflarea unui amestec de aer atmosferic și oxigen pur, în apă (varianta II)
6.4.3. Insuflarea de aer cu conținut redus de azot (varianta III)
6.5. Concluzii și contribuții personale
CAPITOLUL 7. CONCEPȚIA ȘI PROIECTAREA INSTALAȚIILOR PENTRU
INSUFLAREA AMESTECURILOR DE GAZE ÎN APĂ
7.1. Instalația pentru insuflarea de aer atmosferic în apă
7.2. Instalația privind insuflarea unui amestec de aer atmosferic și oxigen pur, în apă
7.3. Instalația pentru insuflarea aerului cu conținut redus de azot
7.4. Concluzii și contribuții personale
CAPITOLUL 8. CERCETĂRI EXPERIMENTALE
8.1. Instalația experimentală pentru insuflarea de aer atmosferic în apă
8.2. Instalația experimentală pentru insuflarea unui amestec de aer și oxigen în apă
8.3. Instalația experimentală pentru insuflarea de aer cu conținut redus de azot
8.4. Scopul și metodica cercetărilor
8.5. Rezultate experimentale obținute
8.5.1. Insuflarea de aer atmosferic (21 % O2 + 79 % N2) în apă
8.5.2. Insuflarea unui amestec de aer atmosferic și oxigen din butelie
8.5.3. Insuflarea în apă a aerului cu conținut redus de azot (varianta III)
8.6. Compararea rezultatelor teoretice cu datele experimentale obținute
8.7. Concluzii și contribuții personale
CAPITOLUL 9. ANALIZA ECONOMICĂ A VARIANTELOR STUDIATE
PRIVIND TRANSFERUL OXIGENULUI CĂTRE APĂ
9.1. Formularea problemei
9.2. Calculul volumului de gaz și a timpului de funcționare a instalației pentru
introducerea unui metru cub de oxigen în apă
9.2.1.Varianta I
9.2.2. Varianta II
9.2.3. Varianta III
Influența compoziției gazului insuflat în apă asupra conținutului de oxigen dizolvat
5
9.3. Calculul energiei electrice necesare pentru introducerea unui metru cub de oxigen
în apă în vederea oxigenării acesteia
9.3.1. Varianta I
9.3.2. Varianta II
9.3.3. Varianta III
9.4. Analiza comparativă a variantelor studiate
9.5. Concluzii și contribuții personale
CONCLUZII
C.1. Concluzii generale
C.2. Contribuții originale
C.3. Perspective de dezvoltare ulterioară a cercetărilor
Bibliografie selectivă
LISTA PRINCIPALELOR NOTAŢII
Litere romane
akL – coeficient volumic de transfer de masă [s-1
];
C – concentraţia masică curentă a componentului transferabil în faza lichidă [kg/m3];
Cs – concentraţia masică a componentului transferabil la saturaţie [kg/m3];
Prescurtări:
G.B.F. – generator de bule fine;
G.M.B. – generator de microbule.
Litere greceşti:
α0 – procentul de oxigen din aerul insuflat în bazin [%];
ε – fracţia de goluri;
PREFAȚĂ
Prezenta lucrare contribuie la extinderea cercetărilor teoretice și experimentale privind
oxigenarea apelor, utilizând generatoarele de microbule. Aceste cercetări s-au desfășurat în
Departamentul Termotehnică, Motoare, Echipamente Termice și Frigorifice din cadrul
Facultății de Inginerie Mecanică și Mecatronică din Universitatea Politehnica din București.
La elaborarea cercetărilor au contribuit direct sau indirect cadrele didactice și personalul
tehnic din acest departament.
Mulțumesc domnului prof. emerit dr. ing. Nicolae Băran pentru îndrumarea atentă,
interesul constant, contribuția hotărâtoare la formarea mea ca specialist și pentru că a acceptat
Influența compoziției gazului insuflat în apă asupra conținutului de oxigen dizolvat
6
să mă înscriu la doctorat la domnia sa și, ulterior, m-a îndrumat la realizarea prezentei teze de
doctorat. Îi mulţumesc pentru încrederea, sprijinul şi atenţia pe care mi le-a acordat în toţi
aceşti ani. De asemenea, mulțumesc directorului de departament, domnul conf. dr. ing.
Valentin Apostol, că m-a încurajat și ajutat la realizarea prezentei lucrări. Îi mulțumesc pentru
întreg sprijinul și încurajările oferite în diverse împrejurări. Cu ajutorul unor colegi ca ș.l. dr.
ing. Ionela Mihaela Constantin, ș.l. dr. ing. Cătălina Dobre, ing. Mădălina Zamfir și totodată
beneficiind de sprijinul familiei am reușit să elaborez această teză de doctorat.
În perioada de cercetare științifică, mai precis la realizarea instalației experimentale, am
fost ajutată de cadre didactice de la alte departamente din cadrul Facultății de Inginerie
Mecanică și Mecatronică, și anume: ș.l. dr. ing. Daniel Besnea de la Departamentul
Mecatronică și Mecanică de Precizie şi prof. dr. ing. Teodor Sima de la Departamentul
Echipamente pentru Procese Industriale. Pe parcursul efectuării cercetărilor experimentale am
fost ajutată de domnul ec. Mircea Mirea prin procurarea de butelii de oxigen. O contribuție
deosebită la realizarea instalației experimentale au adus-o și personalul tehnic din cadrul
Departamentului Termotehnică, Motoare, Echipamente Termice și Frigorifice. Ținând cont de
regulamentul Școlii Doctorale am constituit o echipă de cercetare alcătuită din: prof. emerit
dr. ing. Nicolae Băran, ș.l. dr. ing. Ionela Mihaela Constantin, cu care am publicat 24 lucrări
științifice în țară și în străinătate. Tuturor celor menționați mai sus le mulțumesc încă odată
pentru sprijinul acordat la realizarea prezentei teze de doctorat.
Mulţumesc părinţilor care mi-au dat viaţă şi m-au crescut în spiritul unor valori etice şi
morale alese. Întreaga mea recunoștință și considerație se adresează tuturor celor care mi-au
fost alături, care m-au susținut și încurajat în toată perioada de doctorat.
Drd. ing. Elena-Beatrice Tănase
Teza de doctorat se încadrează în cercetările actuale pe plan mondial şi aduce
importante contribuții, teoretice şi experimentale, cu implicații în domeniul general al
științelor inginerești, cu aplicabilitate imediată în oxigenarea apelor uzate, în conservarea
mediului.
Lucrarea, însumând un număr de 162 de pagini, 86 figuri, 32 tabele, este rațional
structurată în 9 capitole, la care se adaugă, la început, Lista principalelor notații, Lista
figurilor, Lista tabelelor, Prefața, Introducerea şi, la sfârșit, Concluziile, Bibliografia şi
Anexele.
Influența compoziției gazului insuflat în apă asupra conținutului de oxigen dizolvat
7
În Prefaţă autoarea face scurte referiri privitoare la cercetările privind oxigenarea
apelor prin utilizarea generatoarelor de microbule şi aduce mulţumiri persoanelor care, într-un
fel sau altul, au contribuit la susţinerea şi suportul moral necesar ducerii la bun sfârşit a
elaborării tezei de doctorat.
În Introducere se prezintă câteva generalități privind fenomenul de oxigenare a apelor
uzate, unele elemente ale problematicii abordate şi se precizează cadrul teoretic şi practic al
dezvoltărilor tezei de doctorat, Se justifică alegerea temei cercetării, se fixează obiectivele de
studiu şi se face o prezentare generală a lucrării.
Capitolul 1, Stadiul actual al cercetărilor privind oxigenarea apelor, examinează
problema necesității aerării apelor uzate și enumeră și clasifică principalele instalații de aerare
după diferite criterii. Se insistă asupra instalațiilor de aerare pneumatică prezentând
construcția și funcționarea instalațiilor de aerare cu difuzori poroși, a celor cu conducte
perforate cu orificii și a celor cu generatoare cu bule fine. Se analizează sistemele de aerare
echipate cu generatoare de bule, detaliind elementele privind geometria bulei de aer și forțele
care acționează asupra ei. Se detaliază soluțiile constructive ale generatoarelor de bule și
anume generatoarele de bule fine cu plăci ceramice, cu plăci din materiale plastice poroase, cu
membrane perforate, cu plăci perforate mecanic sau prin electrocoroziune. Concluziile
capitolului apreciază că sistemul de aerare cel mai bun este cel pneumatic, remarcându-se, în
special, generatoarele de microbule de formă dreptunghiulară, cu orificiile realizate prin
microgăurire.
Capitolul 2, Studiul proprietăților gazelor destinate accelerării proceselor de
oxigenare a apelor, prezintă, în primul rând, proprietățile fizice comune lichidelor și gazelor:
densitatea și greutatea specifică, compresibilitatea izotermă, adeziunea la suprafețele solide,
viscozitatea. Se trec în revistă proprietățile fizice specifice gazelor, detaliind legile de variație
a densității gazului în funcție de presiune, căldura specifică, energia internă specifică, entalpia
specifică. Se examinează proprietățile termofizice ale gazelor destinate creșterii oxigenului
dizolvat în apă: aerul, oxigenul și aerul cu conținut redus de azot. Concluziile capitolului
precizează cele trei variante de aerare utilizate în teză, și anume: cu aer atmosferic; cu aer
atmosferic îmbogățit cu oxigen dintr-o butelie (cu oxigen lichefiat); cu aer atmosferic cu
conținut redus de azot.
Capitolul 3, Analiza variantelor de oxigenare a apei folosite în cercetările tezei,
începe cu precizarea primei variante: oxigen preluat din aerul atmosferic, comprimat cu un
Influența compoziției gazului insuflat în apă asupra conținutului de oxigen dizolvat
8
compresor cu piston, cu o singură treaptă de compresie, echipat corespunzător. A doua
variantă de oxigenare este reprezentată prin insuflarea în apă a oxigenului provenit dintr-o
butelie cu oxigen lichefiat, prevăzută cu reductoare de presiune. Se introduc unele considerații
asupra izotermelor lui Andrews, asupra lichefierii gazelor (producerea oxigenului lichefiat) și
asupra detentoarelor cu piston. A treia variantă de oxigenare constă în folosirea aerului
atmosferic cu conținut redus de azot obținut cu un concentrator performant de oxigen, cu
zeoliți. Se menționează și o a patra sursă de oxigenare a apei, prin folosirea ozonului, care nu
se reține, datorită unor neajunsuri tehnice. Concluziile capitolului evidențiază posibilitățile de
realizare a unor cercetări experimentale edificatoare, pentru cele trei variante precizate de
oxigenare a apei, folosind dotările Laboratorului Departamentului Termotehnică, Motoare,
Echipamente termice și frigorifice.
Capitolul 4, Metode pentru măsurarea concentrației de oxigen dizolvat în apă,
începe cu expunerea metodelor chimice; dintre metodele chimice, se exemplifică metoda
iodometrică. Se continuă cu prezentarea metodelor electrice, cu cele două tehnici de măsurare
a concentrației de oxigen dizolvat în apă, galvanică și polarografică; în teză se analizează
procedeul polarografic, cu descrierea oxigenometrului care folosește acest procedeu, folosit în
cercetările experimentale ale tezei. Sunt menționate și metodele optice bazate pe
spectroscopia de reflexie, analiza luminii transmise prin electrozi transparenți și elipsometrie;
se descrie aparatul de determinare a oxigenului dizolvat în apă prin metoda măsurării
luminescenței oxigenului dizolvat. Concluziile capitolului evidențiază diferențele dintre cele
trei metode de măsurare a concentrației de oxigen dizolvat în apă, cu precizarea avantajelor și
dezavantajelor. Se subliniază avantajele optării pentru oxigenometrul prevăzut cu sondă
polarografică pentru determinarea experimantală a oxigenului dizolvat în apă.
Capitolul 5, Analiza funcționării generatorului de microbule, debutează cu o scurtă
analiză a proceselor și dispozitivelor de aerare cu precizarea factorilor care determină
eficiența procesului de aerare și a avantajelor sistemelor de aerare cu bule fine. În continuare,
doctoranda se ocupă de realizarea generatoarelor de microbule prin microgăurire, precizând
condițiile geometrice care trebuie îndeplinite referitoare la corelația dintre grosimea plăcii în
care se execută orificiile și diametrul acestor orificii, pe de o parte, și la corelația dintre
distanțele dintre orificii și diametrul orificiului, pe de altă parte. Este prezentat generatorul de
microbule de concepție originală, realizat special pentru prezenta teză de doctorat. Se
stabilește regimul de funcționare a generatorului de microbule. Se analizează pierderile de
Influența compoziției gazului insuflat în apă asupra conținutului de oxigen dizolvat
9
presiune și se calculează debitul de aer livrat către acest generator. Concluziile capitolului se
referă la performanțele generatorului de microbule studiat.
Capitolul 6, Studiul influenței compoziției gazului insuflat în apă asupra
concentrației de oxigen dizolvat, tratează, în primul rând, problema integrării numerice a
ecuației diferențiale a vitezei de transfer a oxigenului către apă. Se elaborează un program de
calcul pentru funcția concentrația oxigenului dizolvat în apă în funcție de timp. Se precizează
compoziția inițială a amestecului de gaze insuflat în apă, relațiile de calcul aplicate
amestecurilor de gaze perfecte și datele privind amestecurile de gaze analizate în teză. Sunt
enumerate rezultatele teoretice de calcul, la insuflarea în apă de aer atmosferic, de amestec de
aer atmosferic și oxigen, de aer cu conținut redus de azot, prin reprezentarea tabelară și
grafică a variației concentrației oxigenului dizolvat în funcție de timp.
Capitolul 7, Concepția și proiectarea instalațiilor pentru insuflarea amestecurilor
de gaze în apă, prezintă succesiv schemele instalațiilor pentru insuflarea în apă a aerului
atmosferic, a amestecului de aer atmosferic și oxigen și a aerului atmosferic cu conținut redus
de azot. Se urmărește să se aprecieze creșterea concentrației de oxigen dizolvat în apă funcție
timp, de compoziția gazului introdus în apă, de concentrația inițială a oxigenului dizolvat în
apă. Concluziile capitolului se referă la stabilirea schemei de funcționare cea mai sigură și la
consumul de energie aferent.
Capitolul 8, Cercetări experimentale, analizează pe rând instalațiile experimentale
pentru insuflarea de aer atmosferic în apă, subliniind diferențele. Se enunță scopul
cercetărilor și se detaliază metodica cercetărilor. Rezultatele experimentale obținute sunt
prezentate sugestiv tabelar și grafic, pentru toate cazurile cercetate. Se compară rezultatele
obținute teoretic cu cele determinate experimental, constatându-se o bună concordanță.
Concluziile capitolului se referă la precizarea vitezei de creștere a concentrației de oxigen
dizolvat în funcție de varianta experimentată.
Capitolul 9, Analiza economică a variantelor studiate privind transferul oxigenului
către apă, pentru cele trei variante principale de studiu. Se efectuează calculul volumului de
gaz, al timpului de funcționare a instalației și al energiei electrice necesare (cu un program de
calcul adecvat, pentru introducerea unui metru cub de oxigen în apă, pentru cele trei variante
de lucru. Se realizează o analiză comparativă a variantelor studiate. Concluziile studiului
economic se referă la stabilirea variantei cea mai economică.
Influența compoziției gazului insuflat în apă asupra conținutului de oxigen dizolvat
10
Concluziile tezei de doctorat sunt sistematizate în trei pârți. Sunt evidențiate concluziile
generale ale studiului efectuat, subliniind importanța, modernitatea, complexitatea şi
actualitatea problematicii abordate şi efectuând o sinteză a concluziilor fiecărui capitol. Se
prezintă contribuțiile originale ale lucrării, urmărind, în principiu ordinea apariției acestora în
lucrare. Se propun câteva direcții de continuare a cercetărilor în domeniul studiat.
Bibliografia, prezentată în ordinea citării, este reprezentativă şi modernă, cuprinzând
lucrări de referință din domeniu, şi conține un număr de 114 titluri. Sunt menționate şi
lucrările autoarei tezei de doctorat.
Anexele sunt reprezentate de Anexa 1, Lista de lucrări publicate de autoarea tezei,
evidențiind articolele publicate în reviste cotate ISI cu factor de impact, articolele publicate în
reviste cotate BDI, inclusiv o lucrare în Buletinul științific al UPB, articolele apărute în
volumele unor manifestări științifice naționale și internaționale, la care doctoranda este prim-
autor sau co-autor, și Anexa 2, Buletin concentrator de oxigen
Contribuțiile, elaborările şi dezvoltările originale ale autoarei tezei de doctorat sunt
importante. În acest context, se pot evidenția, urmărind, în principiu, ordinea apariției în
lucrare:
Contribuții teoretice
Realizarea unei analize aprofundate a stadiului actual al problematicii cercetărilor
teoretice, numerice şi experimentale, privind influența compoziției gazului insuflat în apă
asupra conținutului de oxigen dizolvat, pe baza unei ample documentări, a unei selecții
riguroase a bibliografiei de specialitate studiate şi a considerării activității proprii în domeniu,
desfășurate în ultimii ani.
Identificarea şi prezentarea într-o manieră științifică coerentă a problemelor legate de
proprietățile gazelor destinate accelerării procesului de oxigenare a apelor, de metodele pentru
măsurarea concentrației de oxigen dizolvat în apă, de funcționarea generatorului de
microbule.
Concepția unei noi generații de generatoare de microbule, în care orificiile de
dispersie a aerului în apă, cu diametrul de 0,1 mm, sunt prelucrate prin microgăurire (o
tehnologie neconvențională), cu precizarea condițiilor geometrice care trebuie îndeplinite
referitoare la corelația dintre grosimea plăcii în care se execută orificiile și diametrul
orificiului și la corelația dintre distanțele dintre orificii și diametrul orificiului.
Influența compoziției gazului insuflat în apă asupra conținutului de oxigen dizolvat
11
Studiul teoretic al generatorului de microbule realizat special pentru prezenta teză, cu
stabilirea regimului de funcționare, analiza pierderilor de presiune și calculul debitului de aer
livrat.
Studierea separată și analiza comparativă a trei variante de gaze destinate oxigenării
apelor: aer atmosferic, aer atmosferic îmbogățit (în diferite proporții) cu oxigen (provenind
dintr-o butelie de oxigen) și aer atmosferic cu conținut redus de azot (provenit de la un
concentrator de oxigen).
Contribuții numerice
Integrarea numerică a ecuației vitezei de transfer a oxigenului către apă, cu folosirea
condițiilor la limită adecvate.
Elaborarea unui program de calcul al concentrației de oxigen dizolvat în apă în
funcție de timp, pentru cele trei variante de gaze insuflate în apă, în scopul creșterii
concentrației de oxigen dizolvat.
Determinarea numerică și reprezentarea grafică a variației concentrației de oxigen
dizolvat în apă în funcție de timp pentru cele trei variante examinate.
Elaborarea unui program se calcul pentru stabilirea consumului de energie electrică
necesar introducerii unui metru cub de oxigen în rezervorul cu apă al instalației
experimentale.
Contribuții experimentale
Concepția, proiectarea, realizarea și echiparea instalației experimentale pentru
cercetările experimentale ale celor trei variante studiate, dotată cu aparatură de măsură şi
control performantă (termometru digital, manometre diferențiale digitale, rotametru,
oxigenometru cu sondă polarografică, sistem electronic de înregistrare şi procesare a datelor).
Precizarea și detalierea scopului și metodicii cercetărilor experimentale, cu indicarea
succesiunii etapelor măsurătorilor.
Prezentarea sugestivă a rezultatelor experimentale obținute, tabelar și grafic, pentru
toate cazurile cercetate.
Compararea rezultatelor determinate experimental cu rezultatele obținute teoretic
(constatându-se o bună concordanță) în vederea stabilirii variantei celei mai favorabile în ceea
ce privește viteza de creștere a concentrației de oxigen dizolvat.
În afara acestor contribuții, s-ar mai putea adăuga și analiza economică a variantelor
studiate privind transferul oxigenului către apă, pentru cele trei variante principale de studiu,
Influența compoziției gazului insuflat în apă asupra conținutului de oxigen dizolvat
12
efectuându-se calculul volumului de gaz, al timpului de funcționare a instalației și al energiei
electrice necesare precum și compararea variantelor studiate.
Autoarea sugerează câteva posibilități de dezvoltare ulterioară a cercetărilor.
Bibliografie selectivă
[1] S. Stoianovic, D. Robescu, D. Stamatoiu, Calculul şi construcţia echipamentelor de
oxigenare a apelor, Editura CERES, Bucureşti, 1985.
[2] G. Mattock, New Process of Waste Water Treatment and Recovery, Ellis Horwood Ltd.,
Publishers, 1978.
[3] D. L. Robescu, F. Stroe, A. Presura, D. Robescu, Tehnici de epurare a apelor uzate, Editura
Tehnică, București, 2011.
[4] A. M. Marinov, Hidrodinamica Apelor subterane, Editura Printech, Bucureşti, 2000.
[5] D. Dinu, Hydraulics and hydraulic machines, Ed. Sigma, 1999.
[14] D. L. Robescu, S. Lanyi, A. Verestoy, D. Robescu, Modelarea şi simularea proceselor de
epurare, Ed. Tehnică Bucureşti, 2004.
[17] G.Oprina, Contribuţii la hidro-gazo-dinamica difuzoarelor poroase, Teză de doctorat,
Universitatea Politehnica din Bucureşti, Facultatea de Energetică, 2007.
[18] I. Călușaru, Influenţa proprietăţilor fizice ale lichidului asupra eficienţei proceselor de
oxigenare, Teză de doctorat, Universitatea Politehnica din Bucureşti, Facultatea de Inginerie Mecanică
și Mecatronică, 2014.
[19] Al. S. Pătulea, Influenţa parametrilor funcţionali şi a arhitecturii generatoarelor de bule fine
asupra eficienţei instalaţiilor de aerare, Teză de doctorat, Universitatea Politehnica din Bucureşti,
2012.
[27] T. Miyahara, Y.Matsuha, T. Takahashi, The size of bubbles generated from perforated
plates, International Chemical Engineering, vol. 23, 1983, pp. 517-523.
[28] N. Băran, I. M. Căluşaru, G. Mateescu, Influence of the architecture of fine bubble
generators on the variation of the concentration of oxygen dissolved in water, Buletinul Stiintific al
Universitatii Politehnica din Bucuresti, Ed.Politehnica Press, seria D, Inginerie Mecanică, vol.75,
nr. 3/2013, pp. 225-236.
[29] I. Pincovschi, Hidrodinamica sistemelor disperse gaz-lichid, Teză de doctorat,
Universitatea Politehnica din Bucureşti, 1999.
[30] S.G. Georgescu, Evolution D’une bulle de gase, These, Institut Naţional Polytehnique De
Grenoble, Avril, 1999.
Influența compoziției gazului insuflat în apă asupra conținutului de oxigen dizolvat
13
[40] B. Tănase, M. Constantin, R. Mlisan (Cusma), R. Mechno, N. Băran, Water oxygenation
using gas mixtures, Septième edition du COlloque FRancophone en Energie, Environnement,
Economie et Thermodynamique - COFRET'16, CD, Bucarest, UPB - 29 – 30 juin 2016.
[41] N. Băran, M. Constantin, E. Tănase, R. Mlisan, Researches regarding water oxygenation
with fine air bubbles, Buletinul Științific al Universității Politehnica din București, seria D, Inginerie
Mecanică, Editura Politehnica Press, vol. 78, nr. 2, 2016, pp. 167-178.
[46] M. Constantin, N. Băran, B. Tănase, A New Solution for Water Oxygenation, International
Journal of Innovative Research in Advanced Engineering (IJIRAE), Vol. 2, Issue 7, 2015, pp. 49-52.
[62] M. Marinescu, ș.a, Transfer de căldură și masă, Procese Fundamentale, Editura
POLITEHNICA PRESS, București, 2009.
[81] B. Tănase , D. Besnea , R. Mlisan , M. Constantin and N. Băran, Constructive solutions for
the achievement of fine bubble generators based on micro-drilling technologies, IJISET - International
Journal of Innovative Science, Engineering & Technology, Vol. 2 Issue 2, 2015, pp. 46-50.
[82] N. Băran, I. M. Constantin, E. B. Tănase, R. Mlisan, Researches regarding water
oxygenation with fine air bubbles, U.P.B. Sci. Bull., Series D, Vol. 78, Iss. 2, 2016, pag 167-177.
[83] M. Căluşaru-Constantin, E. B. Tănase, N. Băran
and Rasha Mlisan-Cusma, Researches
Regarding the Modification of Dissolved Oxygen Concentration in Water, IJISET - International Journal of
Innovative Science, Engineering & Technology, Vol. 1 Issue 6, 2014, pp. 228-231.
[84] M. Constantin, N. Băran, B Tănase, A New Solution for Water Oxygenation, International
Journal of Innovative Research in Advanced Engineering (IJIRAE), Vol. 2, Issue 7, 2015, pp. 49-52.
[85] B. Tănase, N. Băran, M. Constantin, R. Cusma, Hydrostatic Load Influence on Water
Oxygenation Process, Energy Procedia, 2015, pp. 44-50.
[86] N. Băran, M. Vlăsceanu, M. Băran, E. B. Tănase, Increasing the performance of
oxygenation installations, Termotehnica, nr.1/2014, pp.16-21.
[87] E. B. Tănase, N. Băran, R. Mlisan, An Efficient Solution for Water Oxygenation, Asian
Engineering Review Vol. 1, No. 3, 36-40, 2014.
[88] M. Constantin, N. Băran, B. Tănase, R. Mlisan (Cusma), Research regarding the free surface
water aeration, Termotehnica nr.2/2014, pp. 82-86.
[89] B. Tănase, D. Besnea, R. Mlisan (Cusma), N. Băran, M. Constantin, Researches regarding the
pressure losses on fine bubble generators, The Romanian Review Precision Mechanics, Optics &
Mechatronics, 2015, Issue 48, pp. 155-157.
[112] N. Băran, B.Tănase, R. Mlisan, I. Căluşaru, Researches regarding the reduction of the
water oxygenation time, Termotehnica nr.2/2013, București, pp. 100-103.
[114] E. B. Tănase, N. Băran, M. Vlăsceanu (Banu), Reduction of energy consumption in water
aeration plants, IJISET - International Journal of Innovative, Enginnering & Technology, vol I, Issue
5, 2014, pp. 522-524.